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Los fenómenos eléctricos

Grado en Educación Primaria
by

CARLOS CENAMOR RODRÍGUEZ

on 13 November 2013

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Transcript of Los fenómenos eléctricos

Los fenómenos eléctricos
1.-Justificación
3º curso de la enseñanza obligatoria.
2.- Objetivos
ÍNDICE
1.- JUSTIFICACIÓN.
2.- OBJETIVOS.
3.- CONTENIDOS.
4.- CRITERIOS DE EVALUACIÓN.
5.- DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS.
6.- INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN .
7.- BIBLIOGRAFÍA.

Área de Física y Química.
1-Determinar los orígenes de la electricidad.
2-Identificar usos de la electricidad en la vida diaria.
3-Distinguir los tipos de cargas eléctricas y sus características.
4-Aplicar la Ley de Coulomb.
5-Definir el concepto de campo eléctrico.
6-Determinar el valor de la intensidad de un campo eléctrico
7-Definir el concepto de potencial eléctrico.
8-Describir el fenómeno de la corriente eléctrica
9-Elaborar un circuito eléctrico
10- Clasificar los tipos de circuitos eléctricos.
3.- Contenidos
1-Origen y desarrollo de la electricidad.
2-Cargas eléctricas positivas y negativas
3-La Ley de Coulomb.
4-El campo eléctrico.
5-La intensidad del campo eléctrico.
6-Potencial eléctrico.
7-La corriente eléctrica
8-Circuitos eléctricos. Tipos y elementos.
4.- Criterios de evaluación.
1-Determina los orígenes de la electricidad.
2-Identifica usos de la electricidad en la vida diaria.
3-Distingue los tipos de cargas eléctricas y
sus características.
4-Aplica la Ley de Coulomb.
5-Define el concepto de campo eléctrico.
6-Determina el valor de la intensidad de un
campo eléctrico
7-Define el concepto de potencial eléctrico.
8-Describe el fenómeno de la corriente eléctrica
9-Elabora un circuito eléctrico
10- Clasifica los tipos de circuito eléctrico.
1.- Introducción histórica
1.1.- Los primeros descubrimientos.
La electricidad está presente en la naturaleza de maneras muy diversas.
Quizá la más espectacular sea el rayo.
Pero la correcta interpretación de los fenómenos eléctricos ha sido bastante difícil de alcanzar.
La electricidad está presente en la vida animal. La raya eléctrica es capaz de generar descargas eléctricas que matan a sus víctimas más cercanas
1.- Introducción histórica
1.1.- Los primeros descubrimientos.
Tales de Mileto , antiguo científico y pensador griego, comprobó que si se frotaba ámbar con lana, éste atraía objetos ligeros que volaban y se adherían a él.
Se cree que el físico y médico inglés William Gilbert fue la primera persona en utilizar la palabra eléctrico. Además, inventó el primer instrumento eléctrico, al que llamó versorium.
Versorium: instrumento eléctrico que se desplazaba cuando se le acercaban objetos que previamente habían sido frotados
1.- Introducción histórica
1.1.- Los primeros descubrimientos.

1.2.- El desarrollo de la electricidad desde Franklin
1.2.- El desarrollo de la electricidad desde Franklin
- En el siglo XVIII, Benjamín Franklin (1706-1790) voló una cometa con la intención de “capturar la electricidad” de las nubes tormentosas.
- En 1787, Luigi Galvani (1737-1798) se dio cuenta de que al poner tejido de animal muerto de contacto con dos metales, éste se contraía.
- Más tarde, Alessandro Volta consiguió desarrollar un instrumento capaz de producir cargas eléctricas al que llamó electróforo. Y hacia 1800 anunció haber encontrado una fuente de electricidad: era la primera pila eléctrica.
-En 1820, Oersted mientras realizaba sus experimentos, encontró que existe una relación muy estrecha entre los fenómenos eléctricos y magnéticos de la materia. Surgió así el electromagnetismo.
1.2.- El desarrollo de la electricidad desde Franklin
= En las primeras décadas del siglo XIX, Michael Faraday realizó importantes descubrimientos que permitieron comprender la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Sus trabajos facilitaron el desarrollo del generador eléctrico y del motor eléctrico
2.- Cargas eléctricas . Ley de Colomb
2.1.- Electrización de la materia.
Al frotar un bolígrafo en un jersey de lana, verás que éste es capaz de atraer pequeños trozos de papel. Decimos que el bolígrafo se ha electrizado.
Este fenómeno se explica porque al frotar pasan electrones de la lana al bolígrafo y éste se carga negativamente.
2.- Cargas eléctricas . Ley de Colomb
2.1.- Electrización de la materia.
Otras sustancias, como la ebonita, el vidrio, el ámbar…, también se electrizan.

Experiencia realizada con un péndulo eléctrico:
una bola ligera (de porexpán, por ejemplo) suspendida de un hilo muy fino.
La bolita del péndulo es atraída por la barra de ebonita electrizada y después del contacto e repelida.
Si ahora acercamos una barra de vidrio electrizada, atraerá a la bolita.

Con esta experiencia deducimos que hay dos tipos de electricidad:
- la del vidrio frotado, denominado vítrea o positiva.
- la de la ebonita frotada, llamada resinosa o negativa
Cuerpos con electricidad del mismo signo se repelen y cuerpos con electricidad de diferente signo se atraen

2.2.-Las cargas eléctricas
Un cuerpo electrizado está cargado positiva o negativamente porque ha perdido o ganado electrones.
La cantidad de electricidad de ese cuerpo será un número entero de veces la carga del electrón.

El átomo está formado por núcleo y corteza. En el núcleo se encuentran los protones (cargados positivamente) y los neutrones, y en la corteza se encuentran los electrones (cargados negativamente). El átomo es neutro y tiene el mismo número de protones que de electrones.
2.2.- Las cargas eléctricas.
En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el culombio (C), que equivale a la carga eléctrica de unos seis trillones de electrones, es decir:
1 C = 6,24 x 10 electrones
18
Por tanto, la carga del electrón, en culombios, será:
qe = 1,602 x 10 C
-19
Otra unidad de carga es el microculombio
(µC): 1 µC = 10 C
-6
2.3.- Ley de coulomb
Para estudiar la fuerza con que dos cuerpos se atraen o se repelen se utiliza la ley de Coulomb, deducida por Charles-Agustin Coulomb (1736-1806), que dice:
Dos cargas eléctricas se atraen o se repelen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y depende además del medio en el que estén dichas cargas.
-F: fuerza en newton (N).
-q1 q2: cargas en culombios (C).
-r: distancia que separa las cargas en metro (m).
-K: constante que depende del medio (en el vacío, 9 x 10 N x m/C ).
9
2
2
Dos cargas positivas de 1 C, cada una
situada en
el vacío, se repelen con una fuerza d 1.0
00 N. ?A
qué distancia se encuentran dichas cargas
?
EJEMPLO :
La expresion que relaciona las cargas y la distancia entre ellas es la Ley de Coulomb
1.000 N = 9 x 10 N x m/C x 1 C /r r = 3.000 m
9
2
2
2
2
3.1.- El campo magnético
Se llama campo magnético a la zona del espacio situada alrededor de una carga donde se ejercen fuerzas eléctricas de atracción o repulsión sobre otras cargas.
En la ilustración se observa cómo la carga Q crea un campo eléctrico a su alrededor. Las regiones más oscuras corresponden a las regiones en las que las cargas introducidas sufren fuerzas de repulsión más intensas.
Intensidad del campo magnético
Para poder cuantificar estas fuerzas, se define una magnitud denominada intensidad del campo eléctrico.
La intensidad del campo eléctrico (E) en un punto se define como la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga prueba situada en ese punto:
En el Sistema Internacional, la unidad para la intensidad del campo eléctrico es el newton/columbio (N/C).
3.2.- El potencial eléctrico
Una carga eléctrica q1 de 2 C situada en una región en la que existe un campo eléctrico creado por una carga fija, también positiva, de 2 C ¿se acercará o se alejará de la carga de 2 C?
En este caso, como las cargas Q y q1 son del mismo signo, la carga q1 de 2 µC experimentará una fuerza de repulsión y, por tanto, comenzará a moverse. Se alejará de la carga Q.
EJEMPLOS:
Observa el siguiente dibujo. ¿Se moverán en este caso las cargas q1 y q2 (negativas ambas y con valor igual de la carga) cuando se sitúan en el campo creado por la carga Q (positiva)?
En este caso, la carga Q crea un campo eléctrico alrededor. Por ello, las cargas q1 y q2 experimentarán una fuerza (de atracción en este caso), y comenzarán a moverse hacia la carga Q.
?Dónde será mayor el campo eléctrico, en el punto en que se sitúa q1 o q2 donde se sitúa? ¿Por qué?
Cómo q1 está más cerca de Q que de q2 en la posición el campo eléctrico será mayor. Esto quiere decir que la carga q1 sufrirá una fuerza mayor que la carga q2.
EJEMPLO 2 :
EJEMPLO 3 :
¿Dónde será mayor el valor del potencial eléctrico, en el punto donde se encuentra q1 o donde se encuentra q2?
Como q1 está más cerca de la carga Q, en la posición en la que se encuentra q2 será mayor el valor del potencial eléctrico.
Cuanto más lejos estemos de la carga Q, menor será el valor del potencial eléctrico.
4.- La corriente eléctrica
Cuando existe un desplazamiento ordenado de cargas eléctricas, decimos que se produce una corriente eléctrica
Para que se produzca una corriente eléctrica son necesarias cargas eléctricas que puedan desplazarse.
Materiales conductores y aislantes
En los materiales llamados
conductores
existen partículas con carga eléctrica que pueden desplazarse. Los metales son buenos conductores de la corriente eléctrica, pues disponen de electrones que pueden moverse con libertad a lo largo del metal.
Materiales conductores y aislantes
En otros materiales, llamados aislantes, las cargas no pueden moverse con libertad, por lo que no transmiten la corriente eléctrica. La madera o la goma son buenos aislantes, pues en ellos no hay cargas eléctricas que tengan libertad para moverse a lo largo del material.
4.1.- Circuitos eléctricos.
Corriente eléctrica
Desplazamiento de cargas eléctricas por un material conductor.
Circuito eléctrico
Cuando el recorrido de las cargas eléctricas esta cerrado
Un circuito eléctrico está formado por distintos elementos conectados entre sí:
Un generador proporciona la energía necesaria para que circulen las cargas eléctricas por el circuito.
Unos hilos conductores (normalmente de cobre), por los que pueden circular las cargas eléctricas (electrones)
Unos receptores, que aprovechan de manera útil la energía que transportan las cargas eléctricas.
4.1.- Circuitos eléctricos.
También se pueden incorporar a un circuito elementos de control. Permiten controlar el paso de la corriente por el circuito. interruptores, conmutadores, pulsadores, etc
Por ejemplo, para crear un dispositivo sencillo para iluminar, tenemos que disponer de una serie de elementos:
Pila
Cable
Interruptor
Bombilla
Sentido de la corriente
Su sentido real de circulación va del polo negativo al positivo.
Sin embargo, se utiliza el sentido convencional, es decir, desde el polo positivo hasta el negativo.
Este sentido viene del convencimiento histórico de que la corriente era debida al movimiento de las cargas positivas.
Circuitos en serie y en paralelo
En un circuito, los elementos que lo componen se pueden disponer de dos maneras básicas:
En serie, cuando los elementos se disponen uno a continuación de otro, en una misma rama del circuito.
Circuitos en serie y en paralelo
En paralelo, cuando diversos elementos se disponen en distintas ramas del circuito
Alguna pregunta
7- BIBLIOGRAFÍA.
-VV.AA. (2004). Física y Química 3º ESO. Serie Energía. Madrid: Santillana Educación, S.L.
-VV.AA. (2004). Física y Química 4º ESO. Serie Energía. Madrid: Santillana Educación, S.L.
=VV.AA. (2010). Física y Química 3º ESO. Madrid: Ediciones SM.
La conservación de la carga eléctrica en un circuito
Debido al principio de conservación de la carga, los electrones no pueden desaparecer en su recorrido por el circuito. Todos los electrones que salen de un borne del generador llegan al oto borne tras completar el recorrido por el circuito. Éste es el sentido real de circulación de los electrones.
La conservación de la carga eléctrica en un circuito
Para que esa corriente se mantenga, el circuito tiene que estar cerrado.
Circuito abierto. Los electrones no circulan por el circuito.
Circuito cerrado. Los electrones circulan por el circuito.
Para representar los circuitos se utilizan distintos símbolos.
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